利用掩星弯曲角协方差变换法确定对流层顶

利用气象电离层与气候观测星座(The Constellation Observing System for Meteorology,Ionosphere,and Climate,COSMIC)任务提供的全球定位系统(Global Positioning System,GPS)无线电掩星观测数据,研究用弯曲角自然对数协方差变换确定对流层顶的方法.对该方法中尺度因子a值的选取原则进行了讨论,发现当a取35km时,基本能过滤低对流层大气温度和湿度梯度引起的小尺度变化,最易确定对流层顶高度.将采用该方法确定的对流层顶分别与相应的掩星温度廓线确定的温度最低点对流层顶(Cold Point Tropopause,CPT)和温度递减率对流层顶(Lapse Rate Tropopause,LRT)、以及无线电探空温度廓线确定的CPT和LRT进行了比对,结果表明:直接从弯曲角廓线出发,采用自然对数协方差变换法确定对流层顶是可行的;在某些高纬度地区,弯曲角自然对数协方差变换法比其它方法更加实用.

由协方差变换计算所需的相对点位精度的简捷公式

本文表述了协方差参考系中位置基准和方位基准的特性,藉此而定义的相对点位精度概念更为清楚明了。针对高精度工程控制网实际所需的邻近点的相对点位精度,直接导出不同协方差基准下的协方差变换的简捷公式,它只涉及原协方差阵中与评定相对点位精度有关的子块,因此更为简便实用。本文还推证了由此得出的相对点位精度正是在所设定的协方差基准下给出的,并有算例加以验证。

基于协方差变换的INS/DVL全球组合导航算法

横坐标系下设计的惯性/多普勒测速仪(INS/DVL)组合导航滤波器可以满足无人潜航器(AUV)极区导航的需要,但在AUV进入、离开极区时导航坐标系的切换会引起滤波器结构变化,使系统的误差状态参数估计值产生震荡,影响导航精度。针对此问题,提出了基于协方差变换的INS/DVL全球组合导航算法,设计了横地理坐标系下的INS/DVL组合导航滤波器,并推导建立了地理坐标系与横地理坐标系下滤波器系统误差状态及其协方差矩阵的转换关系。AUV进入、离开极区过程中,导航坐标系切换时同时完成导航参数、滤波器参数的转换。通过船载实验与半实物仿真实验对所提算法的有效性进行了验证,结果表明:在导航坐标系切换过程中,协方差变换算法能够有效改善滤波器估计值不稳定问题,相比于无协方差变换,导航参数震荡误差减小50%以上,提高了组合导航系统稳定性。

基于小波协方差变换的大气边界层高度反演及季节性分析

文章基于COSMIC数据的折射率廓线,采用小波协方差变换法成功反演了大气边界层高度(atmospheric boundary layer height, ABLH),并给出了2015—2018年折射率反演获得的ABLH全球分布特征,进一步分析了ABLH的季节性变化。结果表明,南北纬高纬度区域,ABLH高度在1~2 km范围;中低纬度区域即副热带高压区域,其ABLH值明显高于高纬度区域。ABLH的空间分布在不同纬度带以及海洋和陆地区域呈现显著的大气边界层与地形的耦合关系。对于季节性分析,南北纬高纬度区域呈现显著的差异,北半球夏季北纬高纬度区域ABLH达到最大值,南半球冬季南纬高纬度区域达到ABLH最大值。

基于方差稳定变换和BM4D的MR图像莱斯噪声去除方法

磁共振图像(MR)通常含有莱斯(Rician)噪声,莱斯噪声是一种与信号相关的非加性噪声,不服从正态分布,难以去除。已有方法表明,方差稳定变换(VST)可以将方差不固定的莱斯分布转换为方差固定的高斯分布。首先,运用VST算法把莱斯噪声转换为高斯噪声,然后,运用在高斯去噪方面表现优良的三维块匹配去噪(BM4D)算法去噪,最后,运用方差稳定变换的逆变换(IVST)对去噪后的图像进行处理,得到最终的无偏的去噪后图像。仿真结果表明,研究所用方法不但在视觉上明显优于BM4D算法和小波去噪(wavelet)算法,而且在峰值信噪比(PSNR)和平均结构相似度(SSIM)两个客观指标上明显优于其他两种方法,其中PSNR高出10dB左右,SSIM高出30%以上,该方法有效地降低了噪声,较好地保留了图像的边缘及细节信息。

基于协方差本征变换与谐波合成法的随机风场模拟

为解决谐波合成法模拟多变量随机脉动风场计算效率低下,内存易超限的问题,提出了协方差本征变换与谐波合成法相结合的风场模拟新方法。在谐波合成法和协方差本征变换的基础上,采用基于方差比的模态截断准则缩阶互谱密度矩阵,以减少矩阵的Cholesky分解次数,同时运用FFT技术来提高谐波项的合成速度,并给出了该方法的误差控制指标。通过算例表明上述方法可有效减少整个模拟过程的计算时间,采用方差比模态截断准则可保证所有节点位置的样本方差具有较高精度,模拟样本的功率谱密度、相关函数与目标值较为符合,并且具有较好的随机性。证实了所提出方法可以高效、准确地的模拟出随机脉动风场。

基于协方差矩阵变换的相干源个数估计

正确地估计信号源个数是高分辨阵列信号处理的一个重要组成部分,本文提出了一种相干源个数估计的方法。这种方法是先采用空间平滑技术对信号源去相关,然后对阵列协方差进行酉变换,最后用基于协方差矩阵变换的信息论准则和盖氏半径(Gerschgorin Radii)两种方法估计信号源个数。计算机仿真结果证实了方法的可行性。

方差稳定变换下曲波域MR图像莱斯噪声去除算法

磁共振图像往往含有莱斯噪声,不同于加性高斯噪声,莱斯噪声的分布与图像的数据相关,使其更为难以去除.已有方法表明,方差稳定变换可以将莱斯噪声分布变换为方差稳定的高斯分布.利用该特性,结合曲波变换这一新的多尺度变换理论,提出一种磁共振图像莱斯噪声去除算法.算法分别采用了硬阈值和贝叶斯软阈值两种曲波域去噪方法,并针对这两种方法对曲波域低频系数层未做有效去噪的缺陷,提出对低频系数层进行软阈值去噪的改进.实验结果表明,改进算法在峰值信噪比和平均结构相似度的评价上均有较大提高,证明该算法在去除莱斯噪声及保护图像信息上的有效性.

测角目标定位的协方差矩阵旋转变换滤波算法

基于滤波量比预测量和测量量都准确这一原理 ,该文提出一种适用于只测角无源定位的非线性滤波算法———协方差矩阵旋转变换的推广Kalman滤波算法 .文中推导了协方差矩阵变换的原理 ,给出了二维只测角无源定位应用的协方差矩阵旋转变换公式 .仿真表明该算法比同类型的基于微分线性化和泛线性化的Kalman滤波算法具有更好的性能 .

基于无噪协方差矩阵变换的宽带测向算法

宽带测向一直是阵列信号处理领域研究的热点。本文提出了一种基于无噪协方差矩阵变换的宽带测向算法。该算法通过构造变换矩阵,把各个窄带频率处的无噪协方差矩阵变换到聚焦频率处,然后应用子空间的方法得到波达方向估计值。与通常的信号子空间宽带测向算法相比,本文提出的算法不需要对波达方向进行预估计。理论分析证明了本文波达方向估计算法的无偏性。把该算法应用到均匀线阵上,仿真实验结果证明了算法的有效性。

基于BM3D frames和方差稳定化变换的中子图像复原方法

中子照相是无损检测中应用较为广泛的一种技术。然而中子成像系统诸多不可避免的物理因素会导致所得中子图像严重降质,如噪声污染和空间模糊等。针对此问题,本文提出了一种将BM3D frames和方差稳定化变换相结合的中子图像复原方法。此方法首先对图像中的泊松高斯噪声进行变换,变换后数据成为符合高斯分布的噪声,然后用BM3Dframes滤除变换后的高斯噪声,最后对去噪结果进行逆变换即得复原图像。该方法对强泊松高斯噪声有很强的抑制作用,且可很好地保留降质中子图像中的细节。实验结果表明,该方法在客观数据和视觉感受上均表现出稳健高质的复原性能。

一种自适应协方差矩阵旋转变换卡尔曼滤波算法及其应用

在被动方式下对目标进行跟踪 ,由于系统的可观性较弱 ,很容易引起状态误差协方差矩阵的过早跳变而导致系统发散。为此 ,本文研究了一种新的卡尔曼滤波算法 -自适应协方差矩阵旋转变换卡尔曼滤波算法 ,并将其应用于水面目标被动跟踪。由于该算法的协方差更新采用状态滤波值计算雅可比矩阵 ,因而具有更好的一致性。仿真结果表明 ,该算法可以克服观测模型线性化误差带来的不良影响 ,改善由于观测噪声的统计特性不能精确已知而导致的滤波不稳定问题 ,具有良好的鲁棒性、快速性和精确性。

结合方差稳定变换和PGPD去除磁共振图像Rician噪声

基于非局部自相似性块组学习的图像去噪(PGPD)算法去除高斯噪声效果优异,但是对于磁共振(MR)图像中Rician噪声的去除效果不理想。为此本文提出一种结合方差稳定变换和PGPD的新去噪算法FPGPD。该算法首先对含有Rician噪声的MR图像进行方差稳定变换,使噪声在变换域中近似服从高斯分布。用PGPD算法在变换域中去噪,最后经过方差稳定逆变换得到无偏去噪图像。理论分析和实验结果表明,FPGPD算法在去除MR图像中Rician噪声时比PGPD算法去噪性能好,具体体现为对图像细节和轮廓边缘保护得更好。

聚合风险模型中的随机和服从复合负二项分布时的方差稳定变换和对称变换(英文)

利用Delta定理研究聚合风险模型中的随机和服从复合负二项分布时的方差稳定变换和对称变换,通过研究发现方差稳定变换和对称变换都涉及独立同分布随机变量.

艺术美感增强的图像任意风格迁移

目前的研究表明,通用风格迁移取得了显著成功,即能将任意视觉风格迁移到内容图像。然而,在图像任意风格迁移的评价维度中,只考虑语义结构的保留度和风格图案的多样性是不全面的,还应将艺术美感纳入考量范围。现有方法普遍存在艺术美感不自然的问题——表现为风格化图像中会出现不和谐的图案和明显的伪影,很容易与真实的艺术作品区分开来。针对该问题,提出了一种艺术美感增强的图像任意风格迁移方法。首先,设计了一个多尺度艺术美感增强模块,通过提取不同尺度的风格图像特征,改善了风格化图案不和谐的问题;同时,设计了一个美感风格注意力模块,使用通道注意力机制,根据艺术美感特征的全局美感通道分布自适应地匹配并增强相应的风格特征;最后,提出了一个协方差变换融合模块,将增强后的风格特征的二阶统计数据迁移到对应的内容特征上,在很好地保留内容结构的同时实现了美感增强的风格迁移。通过与4种最新的风格迁移方法进行定性比较,同时进行消融实验,分别验证了所提模块与所加损失函数的有效性;在5项定量指标的对比中,有4项取得最优分数。实验结果表明,所提方法可以生成艺术美感更和谐的风格迁移图像。

基于LBV变换的GF-2影像水体提取方法

针对GF-2影像波段较少、不利于构建水体指数的问题,提出了基于LBV变换的水体提取方法。通过GF-2影像的LBV变换及其归一化,得到了物理意义明确的L、B、V变换分量;利用这三个分量计算特征分量BL、BV,构建完整水体提取方案,对阿克塞县的小苏干湖和石嘴山市某一段黄河进行水体提取。实验结果表明,相比于NIR、NDWI算法,本文算法能够更好地将水体与土壤、植被、建筑物等地物区分开来,在正确率、误提率、漏提率方面总体优于NIR、NDWI算法,提取过程简单,具有较好的应用价值。

小波变换在风廓线雷达探测大气边界层高度中的应用研究

大气边界层的高度是污染物扩散模式、气候模式、大气模式的一个重要输入参数,边界层高度的变化对数值预报中的物理过程,天气预报的诊断分析,城市污染物的监控也有相当重要的作用。然而,边界层高度的连续监测缺乏有力的手段,风廓线雷达凭借其高时间分辨率和空间分辨率,加上其能够连续探测等优点,可以成为连续监测边界层高度的有效工具。利用协方差小波变换对风廓线雷达距离订正后信噪比数据进行分析,来确定边界层的高度,并与无线探空仪确定的边界层高度进行比较,通过分析得到:(1)协方差小波变换应用于边界层高度的确定时,尺度因子a和平移因子b的选取很关键,不同的a和b值得到的结果可能差异很大,在计算过程中要仔细选择合适的值;(2)质量控制对正确判断边界层高度至关重要,好的质量控制方法可以起到剔除突变点的作用,使确定的边界层高度更符合实际情况;(3)在晴空条件下,如果边界层湍流不均匀及杂波影响较大时,梯度法将不适用,它容易受到大气湍流不稳定以及其他因素引起的信噪比突变而产生较大误差,而协方差小波变换法作为梯度法的改进,能够较好地确定边界层的高度;(4)通过质量控制,小波变换法和探空仪确定的高度很一致,两者的相关系数达到0.87。

基于共享状态空间旋转变换的相关特征建模

提出了一种共享空间旋转变换的声学建模方法。该方法结合状态空间旋转变换和方差部分共享的优点,克服了空间旋转变换方法由于每个输出都有一个变换矩阵而带来的计算量和存储量增加的缺点。在空间旋转变换方法得到比较精确的初始模型的基础上,通过共享的方差变换方法实现了不同状态的空间旋转矩阵的共享,解决了状态空间旋转变换后参数过多的缺点并提高了系统的识别率。试验结果表明,在汉语大词汇量连续语音识别系统中,同传统的对角方差建模技术相比,这种方法在计算量增加很小的情况下,系统字的误识率降低了18.8％。

基于小波Fisz变换的X射线脉冲星信号降噪研究

针对X射线脉冲星信号信噪比低,难以获取精确脉冲星信号相位的问题,提出了基于WaveletFisz变换的X射线脉冲星信号的估计方法.根据X射线脉冲星信号特性建立了信号模型,推导了Wavelet-Fisz变换理论,利用该变换将X射线脉冲星信号逼近于高斯分布,对变换后的信号数据进行估计.对大量RXTE的实测数据进行分析,结果表明在Wavelet-Fisz变换下能获得较好的估计性能,且耗时小,有利于X射线脉冲星导航的工程应用.

基于ACC变换和RFE算法的蛋白质亚核定位预测

获取真核细胞中细胞核内蛋白质定位的信息对注解蛋白质功能具有非常重要的意义。针对于利用计算方法预测蛋白质在亚核水平上的定位更具挑战性的问题,提出了基于自互协方差变换与递归特征消除预测蛋白质亚核定位的方法。该方法基于位置特异性得分矩阵利用自互协方差变换构建蛋白质序列的特征向量,采用递归特征消除法进行特征选择,选用支持向量机作为预测工具,并在两个经典数据集SC714和LD504上进行了夹克刀测试。实验结果表明,该方法比大多数已报道的预测方法具有更高的预测准确率。